Wyznacza się go ze wzoru:
λ = Q d/ ∆T A t
gdzie:
Q – ilość ciepła [J],
d – grubość warstwy [m],
∆T – różnica temperatur na powierzchniach warstwy [K],
A – powierzchnia warstwy [m2],
t – czas przepływu ciepła [s].
Im niższy współczynnik przewodzenia ciepła, tym lepsze właściwości termoizolacyjne materiału. Współczynnik λ zależy od wielu czynników, głównie od rodzaju materiału (tworzywa budującego szkielet oraz specyfiki porów), od zawartości wilgoci, temperatury, kierunku przepływu ciepła, wieku.

Funkcje
TLS-100 to przenośny miernik używany do pomiaru przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej różnych próbek, w tym gleby, skał, betonu i polimerów. Testy są wykonywane po naciśnięciu przycisku, a wyniki są natychmiast wyświetlane. TLS-100 posiada czujniki, które są automatycznie rozpoznawane, a odpowiednie parametry testowe są automatycznie ładowane.
TLS-100 jest zgodny z normami ASTM D5334-22a i IEEE 442-2017. Igła czujnika składa się z cienkiego drutu grzewczego i czujnika temperatury zamkniętego w stalowej rurce o długości 150, 100 lub 50 mm. Czujnik jest całkowicie wprowadzany do badanej próbki. Ciepło jest dostarczane do próbki za pomocą źródła prądu stałego (q), a wzrost temperatury jest rejestrowany w określonym czasie. Nachylenie (a) z wykresu wzrostu temperatury w funkcji logarytmu czasu jest wykorzystywane do obliczania przewodności cieplnej (k). Im wyższa przewodność cieplna próbki, tym mniejsze nachylenie. W przypadku próbek o niskiej przewodności cieplnej nachylenie będzie wyższe.
Specyfikacja
Metoda | TLS-100 (w zestawie) | TLS-50 | TLS-150 | TLS-100 vCp |
Materials | Gleba, ciała stałe, pasty i proszki | Skała, beton i polimery | Gleba, ciała stałe, pasty i proszki | Gleba, ciała stałe, pasty i proszki |
Przewodność cieplna (W/m-K) | 0.1 do 5 | 0.3 do 5 | 0.1 do 3 | N/A |
Oporność cieplna (mK/W) | 0.2 do 10 | 0.2 do 3.3 | 0.3 do 10 | N/A |
Objętościowe ciepło właściwe (MJ/m³K) | N/A | N/A | N/A | do 2.5 dokładność ±15% |
Dyfuzyjność cieplna (mm²/s) | N/A | N/A | N/A | 0.05...1.5 dokładność: ±10% |
Najmniejszy rozmiar próbki (mm) | 100 długość, 50 średnica | 50 długość, 50 średnica | 150 długość, 50 średnica | 100 długość, 50 średnica |
Największy rozmiar próbki (mm) | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń | Bez ograniczeń |
Czas testu (minuty) | 3 | 3 | 3 | N/A |
Dokładność (przewodność cieplna) | 5% | 5% | 5% | 15%* |
Powtarzalność (przewodność cieplna) | 2% | 2% | 2% | 2% |
Zakres temperatur (°C) | -40 do 100 | -40 do 100 | -40 do 100 | -40 do 100 |
Normy | ASTM D5334-22a, IEEE 442-1981 | N/A | ASTM D5334-14, IEEE 442-2017 | N/A |
* Ciepło właściwe
Dostępne czujniki pomiarowe:
- Standardowy czujnik 100 mm
Każdy TLS-100 jest wyposażony w standardowy czujnik 100 mm do badania gleby, miękkich materiałów, polimerów i materiałów łatwych do wiercenia. Czujnik igłowy jest całkowicie wprowadzany do izotermicznej próbki, a pomiar jest wykonywany za naciśnięciem przycisku. Po 180 sekundach wyświetlane są wyniki przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej. Zapisane wyniki można również wyeksportować do komputera za pomocą wygodnego oprogramowania narzędziowego i połączenia USB.
Krzywe wysychania termicznego gleby można przygotować, mierząc przewodność cieplną próbki przy różnych zawartościach wilgoci, gdy próbka wysycha od nasycenia. Typowe podejście do suszenia obejmuje ogrzewanie gleby w podwyższonej temperaturze. Próbka jest wyjmowana, ważona i mierzona pod kątem przewodności cieplnej w różnych odstępach czasu, aż do całkowitego wyschnięcia.
- Czujnik TLS 50 mm - opcjonalny czujnik 50 mm
Czujnik 50 mm został zaprojektowany do badania twardych próbek, takich jak skały i beton. Wywiercenie wymaganego otworu o średnicy 4 mm x 50 mm w sztywnych próbkach jest łatwe dzięki dostarczonemu wiertłu do muru. Podczas testowania twardych próbek stosuje się termiczny smar kontaktowy w celu zwiększenia kontaktu między czujnikiem a próbką. - Czujnik TLS 150 mm
Opcjonalny czujnik 150 mm jest używany do badań laboratoryjnych i terenowych gleby i miękkich materiałów zgodnie z IEEE 442-2017. Igła jest całkowicie wprowadzana do izotermicznej próbki, a pomiar jest wykonywany po naciśnięciu przycisku. Po 180 sekundach wyświetlane są wyniki przewodności cieplnej i rezystywności cieplnej. - TLS-100 vCp
Opcjonalny czujnik przeznaczony do określenia:
1. Dyfuzyjności cieplnej (D) wielkość opisująca zdolność materiału do dyfuzji ciepła wewnątrz niego samego. Jest to istotne w przypadku materiałów, które nie są jednorodne, np. w przypadku mieszanin lub materiałów porowatych. Przewodność cieplna jest miarą zdolności materiału do przenoszenia ciepła, a dyfuzyjność cieplna mierzy szybkość wymiany ciepła.
2. Objętościowe ciepło właściwe, wyrażane w J/m³·K, to energia potrzebna do podwyższenia temperatury jednostki objętości materiału o 1 Kelvina.Definicja i jednostki:- Objętościowe ciepło właściwe (C): Energia cieplna potrzebna do podgrzania jednostki objętości substancji o 1 K (Kelvin).
- Jednostka: J/m³·K (dżul na metr sześcienny na kelwin).
- Wzór: C = Q / (ΔT * V), gdzie:
- Q - ilość dostarczonego ciepła (J).
- ΔT - zmiana temperatury (K).
- V - objętość (m³).